任永梅 賈雅瓊 俞斌 王曉麗 龍亞

湖南工學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院 湖南衡陽 421002

0 引言

2017 年，教育部高教司發(fā)布《關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》，啟動并開展“新工科研究與實(shí)踐”項(xiàng)目，以深化工程教育改革，培養(yǎng)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的高質(zhì)量工程技術(shù)人才[1]。為了進(jìn)一步全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)，教育部先后發(fā)布了《高校思想政治工作質(zhì)量提升工程實(shí)施綱要》和《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，明確指出高校的每門課程都要發(fā)揮思想政治教育作用，使各類課程和思政課程同向同行，協(xié)同育人。

數(shù)學(xué)建模與仿真（通信系統(tǒng)）課程屬于通信工程專業(yè)的技術(shù)選修課程。該課程將MATLAB 和數(shù)學(xué)建模與仿真相結(jié)合，與高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、信號與系統(tǒng)等課程有很強(qiáng)的聯(lián)系。該課程的特點(diǎn)是不僅基礎(chǔ)知識多，而且還包括大量MATLAB 代碼。目前的教學(xué)方式固化，教師大多采用“填鴨式”教學(xué)方式，教學(xué)理念也比較落后，往往重理論知識講授和技術(shù)技能傳授，輕科學(xué)精神培養(yǎng)、工程倫理教育，沒有從更高站位對學(xué)生科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)進(jìn)行培養(yǎng)。學(xué)生也只停留在學(xué)會如何解題的層面，動手實(shí)踐能力差，不能真正地解決復(fù)雜的工程問題，導(dǎo)致教學(xué)效果不理想[2-4]。

本文詳細(xì)論述了數(shù)學(xué)建模與仿真（通信系統(tǒng)）課程思政建設(shè)研究的主要內(nèi)容，有利于增加課堂教學(xué)內(nèi)容的深度與廣度，促進(jìn)學(xué)生對知識和技能的學(xué)習(xí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提升教育教學(xué)質(zhì)量和效果。

1 數(shù)學(xué)建模與仿真（通信系統(tǒng)）課程思政建設(shè)內(nèi)容

1.1 課程目標(biāo)

本課程的課程目標(biāo)主要包括知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和思政育人目標(biāo)三方面。

1.1.1 知識目標(biāo)

1）使學(xué)生掌握數(shù)學(xué)相關(guān)的運(yùn)算；

2）使學(xué)生掌握MATLAB 語言程序的設(shè)計(jì)與編寫；

3）使學(xué)生掌握Simulink 的建模和圖形用戶界面的設(shè)計(jì)。

1.1.2 能力目標(biāo)

1）使學(xué)生具備對通信系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)等動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行仿真與分析的能力；

2）通過完成小項(xiàng)目設(shè)計(jì)，逐步培養(yǎng)學(xué)生將復(fù)雜問題簡化、抽象為一個數(shù)學(xué)模型后，再分析問題、解決問題的能力；

3）通過實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，同時為后續(xù)課程（數(shù)字通信原理和數(shù)字信號處理等）和畢業(yè)設(shè)計(jì)提供必要的仿真實(shí)驗(yàn)技能；

4）通過課后查閱文獻(xiàn)資料拓展MATLAB 在指紋識別、車牌識別以及語音識別等方面應(yīng)用的前沿知識，培養(yǎng)學(xué)生勇于思考和探索的能力。

1.1.3 思政育人目標(biāo)

1）基于本課程的章節(jié)知識點(diǎn)，其思政目標(biāo)設(shè)定為讓學(xué)生樹立遠(yuǎn)大理想、規(guī)矩意識，樹立正確的人生觀和價值觀，具有頑強(qiáng)的意志力，激發(fā)學(xué)生的愛國情懷等。如在介紹MATLAB 軟件的時候，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)清楚美國針對我國一些高校禁用MATLAB 軟件的真相，激勵學(xué)生樹立遠(yuǎn)大理想，刻苦學(xué)習(xí)，自主研發(fā)科學(xué)與工程計(jì)算軟件，為祖國的騰飛努力奮斗。在講授使用Simulink 模塊建立通信系統(tǒng)時，通過引入5G 通信技術(shù)的案例和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建立過程的案例，激發(fā)學(xué)生的愛國情懷和學(xué)習(xí)動力，樹立民族自豪感和使命感。在講授曲線擬合模型和線性插值模型時，引導(dǎo)、教育學(xué)生建模過程不可能一步達(dá)到最終的結(jié)果，在發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)克服重重困難去解決問題，有時甚至需要不斷試錯，才能完成模型的建立，從而培養(yǎng)學(xué)生頑強(qiáng)的意志力等。

2）基于本課程教學(xué)的特點(diǎn)——線上線下混合式教學(xué)[5-6]，其思政目標(biāo)設(shè)定為培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、思考能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。通過線上學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和思考能力，通過以小組為單位完成分組討論任務(wù)，不僅培養(yǎng)學(xué)生分析問題解決問題的能力，還培養(yǎng)其團(tuán)隊(duì)合作精神。

3）基于學(xué)生重視理論輕視實(shí)踐的學(xué)情，布置小項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的鉆研精神和探索精神。小項(xiàng)目的內(nèi)容與數(shù)字圖像處理、數(shù)字通信原理以及語音信號處理課程的內(nèi)容有關(guān)。學(xué)生在課下自主查閱資料和文獻(xiàn)，通過自己編程實(shí)現(xiàn)小項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，在課堂上闡述設(shè)計(jì)過程中遇到的問題是如何解決的，并展示最終的設(shè)計(jì)成果。通過這個學(xué)習(xí)過程，培養(yǎng)學(xué)生的鉆研精神和探索精神。

4）基于學(xué)校的辦學(xué)定位和人才培養(yǎng)目標(biāo)，其思政目標(biāo)設(shè)定為引導(dǎo)學(xué)生堅(jiān)持理論指導(dǎo)和實(shí)踐創(chuàng)新的辯證統(tǒng)一，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和工匠精神。實(shí)踐的觀點(diǎn)是馬克思主義認(rèn)識論首要的基本的觀點(diǎn)，實(shí)踐是理論生產(chǎn)和創(chuàng)新的源泉。在實(shí)踐環(huán)節(jié)中，不僅有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，還有設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)，有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目沒有規(guī)定具體的指標(biāo)，讓學(xué)生發(fā)散思維去完成。在實(shí)踐過程中，將理論知識和實(shí)踐相結(jié)合，鼓勵學(xué)生堅(jiān)持理論指導(dǎo)和實(shí)踐創(chuàng)新的辯證統(tǒng)一，從分析問題到解決問題，通過對程序進(jìn)行反復(fù)不斷的調(diào)試的過程，培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神和創(chuàng)新精神。

5）基于查閱文獻(xiàn)，讓學(xué)生拓展學(xué)習(xí)MATLAB 在指紋識別、車牌識別以及語音識別等方面應(yīng)用的前沿知識，介紹某項(xiàng)工程帶來的負(fù)面后果，讓學(xué)生身臨其境地體會到工程倫理蘊(yùn)含的社會責(zé)任意識。

1.2 教學(xué)內(nèi)容及課程思政案例庫的開發(fā)

本課程共32 學(xué)時，其中理論教學(xué)20 學(xué)時，實(shí)踐教學(xué)12 學(xué)時。理論教學(xué)的主要內(nèi)容由MATLAB 基礎(chǔ)知識、MATLAB 矩陣處理、M 文件和函數(shù)文件編程、圖形繪制、MATLAB 科學(xué)計(jì)算問題的求解方法、Simulink仿真、圖形用戶界面的設(shè)計(jì)這幾部分組成。實(shí)踐教學(xué)主要針對理論教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)與之對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高學(xué)生將理論知識與實(shí)踐技能相結(jié)合的能力。

開發(fā)課程思政教學(xué)案例庫，要充分考慮課程特點(diǎn)，在理論課上和學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)需要編排不同的課程思政案例。基于課程知識點(diǎn)、線上線下混合式教學(xué)方法、小項(xiàng)目設(shè)計(jì)、實(shí)踐環(huán)節(jié)和閱讀文獻(xiàn)等，從樹立遠(yuǎn)大理想、規(guī)矩意識，樹立正確的人生觀和價值觀，培養(yǎng)頑強(qiáng)的意志力、愛國情懷、自主學(xué)習(xí)能力、思考能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、鉆研精神和探索精神，堅(jiān)持理論指導(dǎo)和實(shí)踐創(chuàng)新的辯證統(tǒng)一，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和工匠精神，工程倫理教育等多個方面開發(fā)課程思政教學(xué)案例，采取文字、圖片、聲音、影像等形式在以學(xué)生為中心的課堂中融入思政元素，實(shí)現(xiàn)“潤物細(xì)無聲”地對學(xué)生的價值觀進(jìn)行引領(lǐng)。具體的思政融入點(diǎn)如表1 所示。

表1 思政融入點(diǎn)

1.3 多元化課程思政教學(xué)方法

在教學(xué)過程中，我們采用多元化課程思政教學(xué)方法，將課程思政貫穿于課前、課上和課后教學(xué)的全過程，圖1 為“課前+課上+課后”全過程課程思政體系構(gòu)建導(dǎo)圖。

圖1 “課前+課上+課后”全過程課程思政體系構(gòu)建導(dǎo)圖

課前，采用“明確課程目標(biāo)”+“調(diào)研學(xué)情”的教學(xué)方法，積極與學(xué)生進(jìn)行溝通，了解學(xué)生的思想動態(tài)，對學(xué)情進(jìn)行分析，做到心中有數(shù)，進(jìn)一步提高教學(xué)的針對性。教師發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)，學(xué)生自主進(jìn)行線上學(xué)習(xí)，教師線上解答學(xué)生的問題，并發(fā)布預(yù)習(xí)測試，學(xué)生在課前完成預(yù)習(xí)測試。教師要及時了解國家時事，學(xué)習(xí)國家重大決策，從國情、民情方面尋找切入點(diǎn)，挖掘思政元素，不斷提高自身的課程思政教學(xué)水平，以對學(xué)生進(jìn)行正向激勵并傳遞正能量。

課上，采用“線上線下混合式教學(xué)”+“項(xiàng)目式教學(xué)”+“智慧教學(xué)工具”一體化教學(xué)方法，并融入課程思政，教師發(fā)布課堂測驗(yàn)習(xí)題和分組討論任務(wù)，提高學(xué)生的課堂參與度和學(xué)習(xí)積極性，完成預(yù)期的教育教學(xué)目標(biāo)和效果。適時邀請校內(nèi)外思政教學(xué)名師進(jìn)課堂，為課堂教學(xué)增加新機(jī)，推動課程創(chuàng)新性的提升。

課后，采用“及時跟蹤學(xué)習(xí)情況”+“與同一個班級的其他老師及時溝通”+“鼓勵學(xué)生參加學(xué)科競賽”的教學(xué)方法，及時跟蹤了解學(xué)生下一次課分組討論任務(wù)的準(zhǔn)備進(jìn)度，并對文獻(xiàn)閱讀的疑難問題進(jìn)行解答；逐步改進(jìn)課程思政的融入內(nèi)容和形式，讓學(xué)生在解決問題的過程中把所學(xué)的專業(yè)知識系統(tǒng)化；在克服困難的過程中錘煉學(xué)生的意志，激發(fā)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新精神；帶領(lǐng)學(xué)生參加各類競賽達(dá)到以賽促學(xué)的目的，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。將教師課程思政教學(xué)水平的提升貫穿于課前、課上和課后教學(xué)全過程，以構(gòu)建“課前+課上+課后”全過程課程思政體系。

2 課程思政教學(xué)效果

本門課程的課程思政教學(xué)效果體現(xiàn)在能力培養(yǎng)成效、教育教學(xué)改革成效和學(xué)生評價三方面。

2.1 能力培養(yǎng)成效

通過帶領(lǐng)學(xué)生積極參加國家級、省級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目和各類學(xué)科競賽，學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和綜合能力得到較大提升。獲得國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目1 項(xiàng)，省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目1 項(xiàng)，校級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練備案項(xiàng)目3 項(xiàng)，獲得2022 年省級電子設(shè)計(jì)大賽一等獎5 項(xiàng)、二等獎2 項(xiàng)、三等獎3 項(xiàng)。

學(xué)生還去鄉(xiāng)村小學(xué)開展科普知識講座，助力鄉(xiāng)村振興。

2.2 教育教學(xué)改革成果

筆者主講的數(shù)學(xué)建模與仿真（通信系統(tǒng)）課程作為課程思政優(yōu)質(zhì)案例課在新華思政平臺面向全社會開放共享。該課程還獲評校級優(yōu)秀思政案例課。筆者獲批省級教學(xué)改革項(xiàng)目1 項(xiàng)，校級教學(xué)改革項(xiàng)目2 項(xiàng)。

筆者獲2023 年省級高校教師教學(xué)創(chuàng)新大賽三等獎，2022 年校級信息化教學(xué)競賽一等獎、2022年校級教師教學(xué)綜合能力競賽二等獎和第二屆“智慧樹杯”課程思政示范案例教學(xué)大賽本科組二等獎，課程團(tuán)隊(duì)獲2022年校級課程思政教學(xué)競賽一等獎。

2.3 學(xué)生評價

通過融入思政育人元素，增強(qiáng)了學(xué)生對專業(yè)課知識點(diǎn)的理解，課程受到學(xué)生的普遍歡迎。對授課班級（通信2019級）64名學(xué)生進(jìn)行不記名問卷調(diào)查，結(jié)果顯示大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為課程思政內(nèi)容對課程知識點(diǎn)學(xué)習(xí)有用，其中認(rèn)為非常有用的占68.75%，如圖2 所示。

圖2 課程思政內(nèi)容對課程知識點(diǎn)學(xué)習(xí)是否有用

3 結(jié)束語

本文詳細(xì)論述了新工科背景下本校數(shù)學(xué)建模與仿真（通信系統(tǒng)）課程思政建設(shè)的主要內(nèi)容，通過將課程思政貫穿于課前、課上和課后教學(xué)的全過程，增強(qiáng)了學(xué)生的專業(yè)信心，引導(dǎo)學(xué)生建立了正確的價值導(dǎo)向，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。